Les instruments actuels des satellites sont très sensibles à la contamination. Cette activité vise à développer un revêtement d'absorption moléculaire qui peut être appliqué à proximité des surfaces sensibles - par exemple les instruments optiques - pour maintenir la contamination à un faible niveau.

Suite au développement durant SLPMC2, ce projet “A3Lub2” AAC a réalisé avec succès la validation du nouveau matériau TS8591 par ENSINGER Sintimid (AT). Ensuite, tous les roulements critiques nécessaires pour un réflecteur déployable de grande taille (LDR) ont été fabriqués. L'AAC a procédé à des essais approfondis avec sa nouvelle configuration “DYNAX” qui permet de combiner les précharges axiales et radiales, ainsi que de les modifier in-situ. Ils ont pu se conclure par le succès de leur sélection pour le LDR de la mission d'observation de la terre “CIMR”.

L'objectif principal de ce projet était le développement d'une unité d'entraînement pour le secteur spatial, qui peut être utilisée pour de nombreuses applications grâce à son approche universelle. L'objectif est de réduire le coût des entraînements spatiaux de 66% et de réduire les délais de livraison de 10 mois à moins de 3 mois. L'AAC a participé à la sélection des composants tribologiques et aux essais de l'unité d'entraînement.

Le terme “mécanismes conformes” fait référence à des composants en vrac qui peuvent remplacer des composants tribologiques tels que des roulements ou des engrenages : contrairement à un roulement ou à un engrenage, ils n'ont pas besoin d'être lubrifiés. L'utilisation d'alliages à mémoire de forme (SMA) permet de générer des mouvements sans avoir recours à un moteur classique. Dans le cadre du projet 4Dprint de l'ESA, RHP (AT) a fabriqué un mécanisme conforme (actionneur rotatif) par impression 3D. Les performances ont été testées dans le cadre de l'ACVT à l'AAC. Le banc d'essai d'engrenages HADES a donc été adapté pour mesurer la rigidité, le couple de sortie et l'angle de sortie dans l'ACVT.

Au cours des dernières années, AAC a développé un nouveau concept de capteur hybride multifonctionnel piézo / température et de surveillance pour le front d'écoulement, le durcissement et la surveillance de l'état structurel des pièces composites fabriquées par infusion de résine, principalement pour des applications aéronautiques.
L'objectif principal de “LiMoCoSS” est d'utiliser l'idée du concept susmentionné et de développer un capteur et une technologie de surveillance pour les structures composites spatiales et les techniques de fabrication telles que l'enroulement humide pour la surveillance en direct des structures composites pendant la fabrication, le stockage, le transport et l'utilisation.

Cette activité vise à développer un modèle d'évaporation pour les mécanismes à longue durée de vie, incluant tous les facteurs de mission les plus importants influençant la perte de masse totale des lubrifiants. Un outil en ligne permettant de calculer le comportement de dégazage est créé pour donner aux ingénieurs de l'espace la possibilité de construire leurs mécanismes avec encore plus de précision.

L'ESA a financé un projet d'un million d'euros mené par HPS, AAC et DLR pour développer des films multifonctionnels de nouvelle génération pour les applications spatiales. Destiné à améliorer la protection et les performances des satellites, le projet se concentre sur la création de matériaux avancés présentant des caractéristiques telles que la résistance à l'ATOX, la non-réflectivité et l'adaptabilité pour une utilisation dans l'isolation thermique, les systèmes de désorbitation et les technologies de furtivité.

L'utilisation de moteurs piézo-électriques linéaires offre des avantages intéressants (tels qu'un rapport couple/masse exceptionnel, l'irréversibilité et un positionnement stable lorsqu'ils ne sont pas alimentés). Les actionneurs basés sur la friction n'ont pas besoin d'énergie pendant les temps de maintien. Dans le cadre d'un projet de l'ESA, l'AAC a été chargée de valider le coefficient de frottement de manière représentative pour le mouvement de stick-slip de ces moteurs piézo-électriques. Suite aux résultats peu prometteurs, AAC a pu, dans le cadre d'un projet FFG “Friction-to-Move”, développer un nouveau revêtement qui offre une friction moyenne et stable dans l'air ambiant et le vide poussé. 

Ce projet vise à développer une méthodologie améliorée et simplifiée pour prédire l'évaporation du lubrifiant à travers les joints labyrinthes, qui pourra être utilisée par les concepteurs de mécanismes spatiaux. Cette prévision est essentielle pour vérifier s'il reste une quantité suffisante de lubrifiant dans les roulements en fin de vie et, d'autre part, pour estimer les risques potentiels de contamination moléculaire des surfaces sensibles situées à proximité.

Pour les roulements à billes, les aciers ont été développés avec une dureté élevée pour obtenir une bonne résistance à l'usure et pour survivre à des contraintes de contact élevées, mais sans être résistants à la corrosion fissurante sous contrainte (SCC). Cependant, la tendance à l'augmentation de l'efficacité et à la réduction de la masse conduit à des “solutions intégrées”, comme la combinaison d'un roulement et d'un logement, pour laquelle des contraintes de traction apparaissent dans les bagues et le problème de la compatibilité avec la fissuration par corrosion sous contrainte (FCC) se pose. Le projet a validé un traitement thermique permettant à l'acier Cronidur de résister à un test SCC à un niveau de contrainte de 50% de Rp02 sans aucun signe de corrosion et de phénomène de fissuration par corrosion sous contrainte. Comme Harmonic Drive ® Gear utilisait un roulement de générateur d'ondes usiné à partir de Cronidur et traité thermiquement par AAC, un essai de durée de vie sous vide thermique a été réalisé. Un test de durée de vie sous vide thermique a été effectué pendant près de 6 mois (de +90°C à -40°C) et a montré que les bagues de roulement étaient en bon état.

Les bagues collectrices sont un élément constitutif courant des satellites et sont utilisées pour transférer des signaux électriques et de l'énergie électrique sur un axe rotatif. De nombreux travaux de R&D ont été menés dans ce domaine au cours des dernières années et il a été constaté que les tribomètres actuels atteignaient leurs limites lorsqu'il s'agissait de tester les bagues collectrices. L'objectif du projet “LuST” est d'étendre la méthode d'essai existante aux basses températures afin de vérifier si les bagues collectrices lubrifiées peuvent être utilisées non seulement à température ambiante et à haute température, mais aussi à basse température.

En 2019, un projet ASAP financé par l'Autriche (FFG) et l'Allemagne (DLR) a pu être finalisé avec succès. Il visait à améliorer le couple et la durée de vie des engrenages Harmonic Drive ® (HD) à lubrification solide. En collaboration avec le fabricant Harmonic Drive SE (DE) et un fournisseur autrichien de traitements thermiques (HMW), des efforts raisonnables ont été déployés pour optimiser le processus de nitruration des aciers PH utilisés pour les engrenages dans l'espace. Le principal problème était que les procédés de nitruration standard entraînent la formation de “couches de gravure blanche”, qui sont très fragiles sur les aciers PH. Le nouveau procédé vise à éviter cette couche et à améliorer la dureté de la sous-surface afin de fournir un meilleur support mécanique à la surface soumise à des contraintes tribologiques. Des essais finaux de durée de vie ont été effectués sur des engrenages Harmonic Drive ® nouvellement nitrurés, qui avaient été entièrement lubrifiés par voie solide grâce à l'utilisation de revêtements d'étain dans la denture. Leur durée de vie a pu être augmentée de moins de 4000 tours à près de 15 000 tours.

Un projet ASAP financé bilatéralement par l'Autriche (FFG) et l'Allemagne (DLR) visait à améliorer le couple et la durée de vie des engrenages Harmonic Drive ® (HD) à lubrification solide. En collaboration avec le fabricant Harmonic Drive SE (DE) et un fournisseur autrichien de traitements thermiques, un nouveau procédé de nitruration a été mis au point pour les aciers PH utilisés pour les engrenages dans l'espace. Ce nouveau procédé vise à éviter la fragilité de la couche WE et à améliorer la dureté de la sous-surface. En 2021, dans le cadre du projet ESA-MREP “Mechanisms working at low temperatures”, un engrenage Harmonic Drive ® a été équipé de pièces nouvellement nitrurées. Les essais de durée de vie sur 63 000 tours de sortie sous cycle thermique permanent entre -80°C et -5°C ont été couronnés de succès avec une efficacité élevée.

Les verres métalliques en vrac (BMG) sont encore un type de matériau exotique. En fait, il s'agit d'alliages métalliques refroidis rapidement. Le refroidissement rapide “gèle” l'état amorphe du liquide et empêche la cristallisation. L'AAC, en tant que sous-traitant de RHP, a participé à la caractérisation des matériaux et aux essais d'application sur les ressorts et les mécanismes de maintien et de libération (HDRM). Le BMG en contact avec lui-même a montré une adhérence étonnamment faible lors d'essais de fretting réalisés dans des conditions de lancement. Les verres métalliques en vrac pourraient donc devenir une nouvelle option intéressante pour les HDRM.

Pour s'affranchir des fournisseurs non européens, un nouveau matériau à base de PTFE a été mis au point par ENSINGER SINTIMID (AT) avec l'aide de l'AAC. Son utilisation ciblée en tant que cage dans les roulements à billes permet aux billes de transférer le lubrifiant de la cage vers les bagues. Les roulements qui ne peuvent être équipés que d'une cage fabriquée avec le nouveau matériau à base de PTFE ont montré, lors d'essais à long terme sur des roulements à billes, un faible couple.

Dans le cadre du projet “Magnetic Brake” de l'ESA, un consortium autrichien a conçu, construit et testé un système de freinage qui peut être fixé à un moteur et augmenter son couple de maintien. Ce dispositif - le frein magnétique - est sans contact, sans usure et contribue à réduire la consommation d'énergie des satellites. Le rôle de l'AAC était de tester le frein magnétique dans les conditions de l'espace (vide poussé, chaud et froid) et de vérifier les performances prévues. La campagne de tests s'est achevée avec succès en 2023 et le dispositif a surpassé les spécifications de l'ESA.

35 ans d'existence de la “Maison d'essai des matériaux”. @ AAC 

AAC est fier d'annoncer que son contrat-cadre avec l'ESTEC sur la caractérisation des matériaux métalliques (“testhouse ESA”) a atteint en 2024 un anniversaire de 35 ans. Le premier contrat de notre groupe spatial avec l'ESA/ESTEC a été établi en 1989. Depuis lors, l'AAC a réussi à quatre reprises à établir ce contrat dans le cadre d'un appel d'offres ouvert. L'objectif est de valider de nouveaux matériaux et procédés pour une utilisation dans l'espace. Le contrat fournira les données nécessaires aux ingénieurs de l'espace pour appliquer les nouveaux matériaux ou procédés dans leurs missions. La qualification pour l'espace étant coûteuse et longue, elle n'est généralement pas possible dans le cadre d'une mission. 

Des études récentes ont continué à valider la résistance à la CSC de nouveaux matériaux fabriqués par AM (Additive Manufacturing, 3D-Printing). L'une des compétences clés de ce contrat est la “soudure à froid”, initiée par l'ESA dans les années 1990. Finalement, l'ESA a convenu avec l'AAC d'une méthode d'essai pour évaluer le risque de soudure à froid des paires de contacts et l'a publiée sous le nom de “STM-279”. Entre-temps, plusieurs paires ont été examinées et les données générées sont disponibles via une base de données en ligne. En raison de nouveaux besoins, la norme a été récemment mise à jour par l'AAC et est en cours d'examen par l'ESA.